(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザガスを封入するチャンバと、
前記チャンバ内のレーザガスを励起する励起源と、
レーザガスの励起に伴い前記チャンバから出力される光の一部は外部に出力し、残りは前記チャンバを介して共振させる光共振器と、
前記励起源に印加する充電電圧を制御して、前記光共振器から出力される光エネルギのパルスばらつきを予め設定された許容範囲内に収めるレーザ制御部と、
前記光共振器から出力される光が透過するとともに、自身の透過率を変化させることによって透過する光のエネルギを増加減衰自在である光透過部と、
前記光透過部における透過率を制御する透過率制御部と、
を有し、
レーザ制御部で予め定められる光エネルギのパルスばらつき許容範囲が、チャンバから出力される光の出力を変更させるために充電電圧を増加させるに従って最小値に向かって低下し、最小値を過ぎると上昇する光エネルギのパルスばらつきを示す曲線において、その最小値を含み、かつ、その最小値に近接した範囲を示す最小近傍であり、
レーザ制御部で制御される充電電圧の制御範囲が、前記曲線において、前記最小値に対応した値を過ぎる前後で前記最小近傍に対応した範囲である
レーザシステム。
【請求項２】
レーザガスを封入する発振用チャンバと、前記発振用チャンバ内のレーザガスを励起する発振用励起源と、レーザガスの励起に伴い前記発振用チャンバから出力される光の一部は外部に出力し、残りは前記チャンバを介して共振させる光共振器と、を有する発振段と、
レーザガスを封入する増幅用チャンバと、前記発振段から出力された光が前記増幅用チャンバ内に存在するときに前記増幅用チャンバ内のレーザガスを励起する増幅用励起源と、を有する増幅段と、
前記発振用励起源と前記増幅用励起源とに印加する充電電圧を制御して、前記増幅段から出力される光エネルギのパルスばらつきを予め設定された許容範囲内に収めるレーザ制御部と、
前記増幅段から出力される光が透過するとともに、自身の透過率を変化させることによって透過する光のエネルギを増加減衰自在である光透過部と、
前記光透過部における透過率を制御する透過率制御部と、
を有し、
レーザ制御部で予め定められる光エネルギのパルスばらつき許容範囲が、チャンバから出力される光の出力を変更させるために充電電圧を増加させるに従って最小値に向かって低下し、最小値を過ぎると上昇する光エネルギのパルスばらつきを示す曲線において、その最小値を含み、かつ、その最小値に近接した範囲を示す最小近傍であり、
レーザ制御部で制御される充電電圧の制御範囲が、前記曲線において、前記最小値に対応した値を過ぎる前後で前記最小近傍に対応した範囲である
レーザシステム。
【請求項３】
レーザガスを封入するチャンバと、
前記チャンバ内のレーザガスを励起する励起源と、
レーザガスの励起に伴い前記チャンバから出力される光の一部は外部に出力し、残りは前記チャンバを介して共振させる光共振器と、
前記励起源に印加する充電電圧を制御して、前記光共振器から出力される光エネルギのパルスばらつきを予め設定された許容範囲内に収めるレーザ制御部と、
前記光共振器から出力される光が透過するとともに、自身の透過率を変化させることによって透過する光のエネルギを増加減衰自在である光透過部と、
露光に要する光のエネルギ値が前記光透過部に入力前の光のエネルギ値以下であって、さらに該露光に要する光のエネルギ値を信号化して外部に送信する露光装置と、
前記露光装置から送信された信号に応じて前記光透過部における透過率を制御して、前記光透過部から出力される光のエネルギ値を前記露光装置から送信された信号で示されるエネルギ値に一致させる透過率制御部と、
を有し、
レーザ制御部で予め定められる光エネルギのパルスばらつき許容範囲が、チャンバから出力される光の出力を変更させるために充電電圧を増加させるに従って最小値に向かって低下し、最小値を過ぎると上昇する光エネルギのパルスばらつきを示す曲線において、その最小値を含み、かつ、その最小値に近接した範囲を示す最小近傍であり、
レーザ制御部で制御される充電電圧の制御範囲が、前記曲線において、前記最小値に対応した値を過ぎる前後で前記最小近傍に対応した範囲である
レーザ露光システム。
【請求項４】
レーザガスを封入する発振用チャンバと、前記発振用チャンバ内のレーザガスを励起する発振用励起源と、レーザガスの励起に伴い前記発振用チャンバから出力される光の一部は外部に出力し、残りは前記チャンバを介して共振させる光共振器と、を有する発振段と、
レーザガスを封入する増幅用チャンバと、前記発振段から出力された光が前記増幅用チャンバ内に存在するときに前記増幅用チャンバ内のレーザガスを励起する増幅用励起源と、を有する増幅段と、
前記発振用励起源と前記増幅用励起源とに印加する充電電圧を制御して、前記増幅段から出力される光エネルギのパルスばらつきを予め設定された許容範囲内に収めるレーザ制御部と、
前記増幅段から出力される光が透過するとともに、自身の透過率を変化させることによって透過する光のエネルギを増加減衰自在である光透過部と、
露光に要する光のエネルギ値が前記光透過部に入力前の光のエネルギ値以下であって、さらに該露光に要する光のエネルギ値を信号化して外部に送信する露光装置と、
前記露光装置から送信された信号に応じて前記光透過部における透過率を制御して、前記光透過部から出力される光のエネルギ値を前記露光装置から送信された信号で示されるエネルギ値に一致させる透過率制御部と、
を有し、
レーザ制御部で予め定められる光エネルギのパルスばらつき許容範囲が、チャンバから出力される光の出力を変更させるために充電電圧を増加させるに従って最小値に向かって低下し、最小値を過ぎると上昇する光エネルギのパルスばらつきを示す曲線において、その最小値を含み、かつ、その最小値に近接した範囲を示す最小近傍であり、
レーザ制御部で制御される充電電圧の制御範囲が、前記曲線において、前記最小値に対応した値を過ぎる前後で前記最小近傍に対応した範囲である
レーザ露光システム。
【請求項５】
前記透過率制御部は、前記光透過部における透過率を、（露光に要する光のエネルギ値）／（前記光透過部に入力前の光のエネルギ値）に制御する
請求項３又は請求項４記載のレーザ露光システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光装置の光源としてガスレーザ装置を備えたレーザシステム及びレーザ露光システムに関し、特に、露光装置で露光に要するエネルギ値に応じて、ガスレーザ装置から出力されるレーザ光のエネルギを増減するものである。
【背景技術】
【０００２】
（露光用光源）
半導体集積回路の微細化、高集積化につれて、半導体露光装置においては解像力の向上が要請されている。このため、露光用光源から放出される光の短波長化が進められており、露光用光源には、従来の水銀ランプに代わってガスレーザ装置が用いられている。現在の露光用ガスレーザ装置としては、波長２４８nmの紫外線を放出するＫｒＦエキシマレーザ装置ならびに、波長１９３nmの紫外線を放出するＡｒＦエキシマレーザ装置が用いられている。次世代の露光技術として、露光用レンズとウェハ間を液体で満たして、屈折率を変えることによって、露光光源の見かけの波長を短波長化する液浸技術をＡｒＦ露光に適用しようとしている。ＡｒＦ液浸では１３４nmの波長になる。また、次々世代の露光用光源として、波長１５７nmの紫外線を放出するＦ2レーザ装置が有力であり、Ｆ2レーザ液浸露光が採用される可能性もある。Ｆ2液浸では１１５nmの波長になると言われている。
【０００３】
（露光用光学素子と色収差）
多くの半導体露光装置の光学系には、投影光学系が採用されている。投影光学系では異なる屈折率を有するレンズ等の光学素子が組み合わされ色収差補正が行なわれる。現在、露光用ガスレーザ装置の波長域は２４８nm〜１１５nmである。この波長域において、投影光学系のレンズ材料として使用に適する光学材料は合成石英とCaＦ2以外にない。ＫｒＦエキシマレーザの投影レンズとしては合成石英のみで構成された全屈折タイプの単色レンズが採用され、ＡｒＦエキシマレーザの投影レンズとしては、合成石英とＣａＦ2で構成された全屈折タイプの部分色消しレンズが採用されている。ところが、ＫｒＦ、ＡｒＦエキシマレーザの自然発振幅は約３５０pm〜４００pmと広いために、これらの投影レンズを使用すると色収差が発生して、解像力が低下する。そこで色収差が無視できるまでに、上記ガスレーザ装置から放出されるレーザ光のスペクトル線幅を狭帯域化する必要がある。このため、レーザ装置には狭帯域化素子（エタロンやグレーティング等）を有する狭帯域化モジュールがレーザ共振器内に設けられ、スペクトル線幅の狭帯域化が実現されている。
【０００４】
（レーザの高出力化と２ステージレーザシステム）
前述した液浸露光では、高ＮＡ化によりレンズの透過率が低下するため、一定露光量を得るために光源であるレーザの高出力化が必要とされている。また、露光装置の高スループット化のためにも、レーザの高出力化が必要とされている。スペクトル線幅を狭帯域化した上で高出力を得るための方法としては、２ステージレーザシステムがある。
【０００５】
２ステージレーザシステムは、狭帯域化したレーザ光を出力するための発振段レーザ（OSCレーザ）と、その狭帯域化されたレーザビーム（これをシード光と呼ぶ）を増幅するための増幅段レーザ（AMP）から構成される。２ステージレーザシステムは増幅の手段の違いによりMOPO方式とMOPA方式の２種類に分けられる。MOPOは、Master Oscillator, Power Oscillatorの略で、インジェクションロック方式とも呼ばれており、増幅用チャンバの前後に共振器が設けられているレーザである。一方、MOPAは、Master Oscillator, Power Ampliferの略であり、増幅用チャンバの前後に共振器が設けられていないレーザである。
【０００６】
図２７にMOPO方式の２ステージレーザ装置の基本構成を示す。  
増幅段レーザ１００ａは、入力側ミラー（リア側ミラー）２０ａと出力側ミラー（フロント側ミラー）３０ａとからなるファブリーペロー型の光共振器と、この光共振器の間に位置しレーザガスを封入するレーザチャンバ１０ａを備えている。レーザチャンバ１０ａ内には、レーザガスを励起して利得（ゲイン）領域を形成する一対の放電電極１１ａ、１２ａ等が設けられている。図２７においては、一対の放電電極１１ａ、１２ａは紙面に垂直な方向に配置されているものとする。レーザチャンバ１０ａにおけるレーザ光の光軸上にあって、レーザ光出力部分には、ウインドウ１３ａ、１４ａが設けられている。
【０００７】
また、発振段レーザ１００ｏは、例えば拡大プリズムとグレーティング（回折格子）等によって構成される狭帯域化モジュール２０ｏ内の光学素子が兼ねるリア側ミラーとフロントミラー３０ｏとで構成される光共振器と、この光共振器の間に位置しレーザガスを封入するレーザチャンバ１０ｏとを備えている。レーザチャンバ１０ｏ内には、レーザガスを励起して利得（ゲイン）領域を形成する一対の放電電極１１ｏ、１２ｏ等が設けられている。図２７においては、一対の放電電極１１ｏ、１２ｏは紙面に垂直な方向に配置されているものとする。レーザチャンバ１０ｏにおけるレーザ光の光軸上にあって、レーザ光出力部分には、ウインドウ１３ｏ、１４ｏが設けられている。
【０００８】
放電電極１１ａ、１２ａ及び放電電極１１ｏ、１２ｏには、対向する電極間に高電圧を印加するためのパルス電源回路（図示せず）がそれぞれ接続されている。これらパルス電源回路の充電電圧を変化させると、対向する電極間の電界強度を変化させることができるため、レーザ出力を変化させることができる。
【０００９】
また、ガスレーザ装置がエキシマレーザの場合に、レーザガスはエキシマーを構成する組成ガス（ＫｒＦの場合は、KrガスとＦ2ガス、ＡｒＦの場合は、ＡｒガスとＦ2ガス）と希釈ガス（ＮｅまたはＨｅガス）とから成り、このレーザガスの組成比や全圧を変化させても、レーザ出力を変化させることができる。
【００１０】
（露光装置：ステッパー方式とスキャナー方式）
エキシマレーザは、パルス放電励起ガスレーザであるために、レーザ発振は図２８(ａ)に示すようなパルス発振となる。同図２８（ａ）は、エキシマレーザを半導体露光装置の光源として用いる場合の発振パターンである。この運転状態は、レーザ光を所定回数連続してパルス発振させる連続パルス発振運転と、所定時間だけパルス発振を休止させる発振休止とを繰り返すバーストモード発振になっている。
【００１１】
先ず、ステッパー方式に関して説明する。  
図２８（ｂ）は、複数のＩＣチップＴＰが配列された半導体ウェハWを示す。半導体ウェハＷはステージ上に載置され、照射位置に設置される。半導体ウェハW上の１つのＩＣチップＴＰを露光するにあたっては、レチクル（マスク）を固定するとともにステージの移動を停止し、半導体ウェハＷに塗布されたレジストが感光するのに必要な多数（数百個以上）の連続パルス光を略正方形のＩＣチップＴＰ全面に照射する。１つのＩＣチップＴＰに対する露光処理が終了すると、ステージを移動させて次の未照射ＩＣチップＴＰをレチクルの下方に配置し、同様に連続パルス光を照射する。このような露光及びステージ移動を交互に行い、半導体ウェハＷ上の全ＩＣチップＴＰの露光が終了すると、露光済みの半導体ウェハＷを照射位置から搬出し、次の半導体ウェハＷを照射位置に設置して、前述した光照射を繰り返す。
【００１２】
このように露光とステージ移動とを交互に繰り返す方式をステップ アンド リピート（略してステッパー）方式という。このステッパー方式の場合、光源となるエキシマレーザの運転状態は必然的にバーストモード運転となる。なお、ステッパー方式の場合の特徴として以下の点が上げられる。
【００１３】
連続パルス発振によって１つのＩＣチップＴＷに照射するパルス光のエネルギ積算値が一定となるように制御すればよいので、比較的容易に露光量制御することができるというメリットがある。例えば、図２８（ｃ）のように、連続パルス発振の途中でレーザパルス強度が変化したとしても、ＩＣチップＴＷに照射したレーザ光のエネルギ積算値が必要な露光量になっていれば問題はない。しかし、露光するＩＣチップＴＰが大きい場合は、投影レンズのフィールド形状（レーザ照射エリア）がそのままＩＣチップＴＰの大きさとなり、大きな投影レンズが必要になるので、コスト高となる。
【００１４】
従来の露光装置のシステムはこのステッパー方式が主流であったが、現在の露光装置のシステムは後述するステップ アンド スキャン（略してスキャナー）方式が主流となっている。一方、スキャナー方式においては、ステッパー方式で簡易な制御とされていた露光量制御を高精度に行う必要がある。
【００１５】
以下にスキャナー方式に関して説明する。  
スキャナー方式は、露光時に投影レンズのフィールド形状（レーザ照射エリア）を長方形の形状とし、レチクル（マスク）と半導体ウエハＷとをこの長方形の短軸方向に沿って逆向きに同時に移動させて露光する方式である。このようにレチクル（マスク）と半導体ウエハＷとを動作させるため、投影レンズが小さくても大きな面積の露光が可能となる。すなわち、大きなＩＣチップＴＰを小さな投影レンズで露光することが可能となり、投影レンズのコストを抑えることができる。
【００１６】
この方式の場合の露光量制御は、以下のようになる。
【００１７】
図２９（ａ）は、図２８（ａ）に示した１バースト周期内のパルス列を拡大して示したものである。各パルス光のエネルギをＰi（ｉ＝１、２、…）とし、ある範囲のパルス数（ｎ個）にわたる露光量をＳi(ｉ＝１、２、…)とする。露光量Ｓiは、ｉパルス目から（ｉ＋ｎ）パルス目までのｎ個のパルスのエネルギ積算値Ｐi＋…＋Ｐi+nである。スキャナー方式の露光装置の場合、図２９（ｂ）に示すように、連続的に半導体ウェハＷを移動させながら露光するため、各露光量Ｓ1、Ｓ2、…Ｓiを一定にする必要がある。そのためは、毎パルスのレーザエネルギを一定にするか、露光量Ｓ1、Ｓ2、…Ｓiを一定にするよう毎パルスのレーザのエネルギを制御する必要がある。
【００１８】
ある範囲のパルス数にわたる露光量を一定にするという技術は多数開示されている。
例えば、特許文献１には、毎パルスのレーザエネルギを均一にして露光量を一定にするために、充電電圧を制御する方法が開示されている。また、特許文献２には、特許文献１と同じく毎パルスのレーザエネルギを均一にして露光量を一定にするために、ハロゲンガスの組成比を制御する方法が開示されている。
【００１９】
特許文献３については、図３０を用いて説明する。  
図３０は従来技術の制御システムを示す。このシステムでは、パルス化光源９１すなわちレーザ装置から出力された光は、可変減衰器９２を通過し、露光量モニタ９３でエネルギが測定され、露光される装置９４すなわち露光装置に到達する。露光量モニタは測定結果を制御器９５に送信する。制御器９５は受信した測定結果を元にして露光量を計算し、最小減衰量を求めて可変減衰器９２を設定する。また、露光量に必要なショット数を計算し、パルス化光源９１を設定する。
【００２０】
図３１は従来技術の可変減衰器を示す。この可変減衰器９２は、盤面の縁部がビーム光路に対して直交する回転自在の円盤９２ａと、円盤９２ａの縁部に嵌合された透過率の異なる複数のＮＤフィルタ９２ｂと、を備える。制御器９５は円盤９２ａを回転制御し、所望の透過率のＮＤフィルタ９２ｂをビーム光路上に配置する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２１】
【特許文献１】特開平９−２４８６８２号公報
【特許文献２】特開平１０−１５４８４２号公報
【特許文献３】特開平２−５０６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
前述したとおり、液浸露光では、高ＮＡ化によりレンズの透過率が低下するため、一定露光量を得るために光源であるレーザの高出力化が必要とされている。また、露光装置の高スループット化のためにも、レーザの高出力化が必要とされている。
【００２３】
レーザの高出力化が必要とされる一方、これまでの低出力で動作する露光装置も数多く稼動しているため、レーザ装置全般に必要とされるレーザ出力の範囲が拡大されてきた。ところが、それぞれの露光装置が要するレーザ出力に合わせてレーザを製造するとなると、レーザの汎用性が無くなり、またコストも膨大になるという問題が浮上してきた。こうした問題を解消するためには、１台のレーザで多くの露光装置に対応できるよう、１台のレーザの出力可能範囲、すなわちダイナミックレンジを大きくする必要がある。
【００２４】
１台のレーザで出力を変動させる方法としては、レーザガスの励起強度、すなわち充電電圧を変化させたり、ガス組成やガス圧力を変化させることが考えられる。しかし、ガスレーザにおいて「充電電圧ＨＶ−レーザ出力Ｅ」と「充電電圧ＨＶ−エネルギばらつきσ」には図３２に示すような特性があり、充電電圧ＨＶでレーザ出力Ｅを変化させると、発振パルスエネルギのばらつきσが大きくなり、許容範囲を超える場合もある。
【００２５】
スキャナー方式の露光装置では、毎パルスエネルギのばらつきを小さくする必要がある。そのため、露光装置から要求されるエネルギばらつきσの許容範囲内で充電電圧ＨＶを変化させた場合は、レーザ出力Ｅの可変範囲が小さくなる。一般にスキャナー方式の露光装置ではエネルギばらつきσを略一定にするために、中心出力の±１０Ｗ程度しかレーザ出力Ｅを変化させることができない。逆にダイナミックレンジを大きくしようとすると、エネルギばらつきσが大きくなり使用できない。
【００２６】
また、エネルギばらつきσを無視したとしても、充電電圧ＨＶを減少させていくと、ある値以下ではレーザ発振しなくなるため、要求されるダイナミックレンジを得ることはできない。充電電圧ＨＶを減少させると、エネルギばらつきσが大きくなるのは、放電が不安定になり均一なゲイン領域が確保できなくなるからである。
【００２７】
また、ガス組成やガス圧を変化させる場合も充電電圧を変化させる場合と同様に、ダイナミックレンジを大きくしようとすると、発振パルスエネルギのばらつきσが大きくなる。
【００２８】
図３３に、求められるレーザ出力のダイナミックレンジの一例を示す。現存する種々の露光装置では大体９０Ｗから４０Ｗの範囲内のレーザ出力が要求されている。しかし、充電電圧で出力を変化させる場合のダイナミックレンジは、例えば、９０Ｗ動作のレーザでは９０±１０Ｗ程度の範囲ａとなり、６０Ｗ動作のレーザでは６０±１０Ｗ程度の範囲ｂとなり、４０Ｗ動作のレーザでは４０±１０Ｗ程度の範囲ｃとなり、いずれも必要なダイナミックレンジには到達しない。このため、充電電圧やガス組成、ガス圧の変化以外の方法で、ダイナミックレンジをかせぐ必要がある。
【００２９】
上記特許文献１〜３では、ダイナミックレンジを大きくするということが想定されていない。特に、特許文献１、２のレーザ装置は、充電電圧やレーザガスのガス組成を変化させるものであるため、ダイナミックレンジを大きくしようとすると、前述したように発振パルスエネルギのばらつきσが大きくなる。また、特許文献３のレーザ装置は、個々の露光装置に対応して製造され僅かなエネルギ変化を調整するのみであり、汎用性がない。
【００３０】
そもそもレーザのダイナミックレンジを大きくするという課題は、最近になって新しく発生したものである。このため、この課題を解決するための明確な技術はこれまでのところ無く、従来の技術を単に用いても前述した諸問題が発生する。
【００３１】
本発明はこうした実状に鑑みてなされたものであり、毎パルスエネルギ安定性を悪化させることなく、レーザ出力のダイナミックレンジを大きくできるレーザシステムまたはレーザ露光システムを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００３２】
第１発明に係るレーザシステムは、
レーザガスを封入するチャンバと、
前記チャンバ内のレーザガスを励起する励起源と、
レーザガスの励起に伴い前記チャンバから出力される光の一部は外部に出力し、残りは前記チャンバを介して共振させる光共振器と、
前記励起源に印加する充電電圧を制御して、前記光共振器から出力される光エネルギのパルスばらつきを予め設定された許容範囲内に収めるレーザ制御部と、
前記光共振器から出力される光が透過するとともに、自身の透過率を変化させることによって透過する光のエネルギを増加減衰自在である光透過部と、
前記光透過部における透過率を制御する透過率制御部と、
を有し、
レーザ制御部で予め定められる光エネルギのパルスばらつき許容範囲が、チャンバから出力される光の出力を変更させるために充電電圧を増加させるに従って最小値に向かって低下し、最小値を過ぎると上昇する光エネルギのパルスばらつきを示す曲線において、その最小値を含み、かつ、その最小値に近接した範囲を示す最小近傍であり、
レーザ制御部で制御される充電電圧の制御範囲が、前記曲線において、前記最小値に対応した値を過ぎる前後で前記最小近傍に対応した範囲である
ことを特徴とする。
【００３３】
第１発明を、図１を参照して説明する。
【００３４】
電源回路１５及び放電電極１１、１２（以上、励起減）によってレーザチャンバ１０内のレーザガスが励起されると、レーザチャンバ１０からレーザ光が出力される。レーザ光の一部は光共振器２０、３０で共振し、一部は光共振器２０、３０外へ出力される。光共振器（フロントミラー３０）から出力されたレーザ光は出力減衰機構５０（光透過部）を透過し、露光装置２００に到達する。
【００３５】
レーザ装置１のメインコントローラ７０（レーザ制御部、透過率制御部）は、充電電圧制御またはガス制御を行い、出力減衰機構５０に入力される前のパルスエネルギＰinを予め設定した許容範囲内の値、すなわちパルスばらつきが小さくなる値（目標パルスエネルギＰL）にする。
【００３６】
第２発明に係るレーザシステムは、
レーザガスを封入する発振用チャンバと、前記発振用チャンバ内のレーザガスを励起する発振用励起源と、レーザガスの励起に伴い前記発振用チャンバから出力される光の一部は外部に出力し、残りは前記チャンバを介して共振させる光共振器と、を有する発振段と、
レーザガスを封入する増幅用チャンバと、前記発振段から出力された光が前記増幅用チャンバ内に存在するときに前記増幅用チャンバ内のレーザガスを励起する増幅用励起源と、を有する増幅段と、
前記発振用励起源と前記増幅用励起源とに印加する充電電圧を制御して、前記増幅段から出力される光エネルギのパルスばらつきを予め設定された許容範囲内に収めるレーザ制御部と、
前記増幅段から出力される光が透過するとともに、自身の透過率を変化させることによって透過する光のエネルギを増加減衰自在である光透過部と、
前記光透過部における透過率を制御する透過率制御部と、
を有し、
レーザ制御部で予め定められる光エネルギのパルスばらつき許容範囲が、チャンバから出力される光の出力を変更させるために充電電圧を増加させるに従って最小値に向かって低下し、最小値を過ぎると上昇する光エネルギのパルスばらつきを示す曲線において、その最小値を含み、かつ、その最小値に近接した範囲を示す最小近傍であり、
レーザ制御部で制御される充電電圧の制御範囲が、前記曲線において、前記最小値に対応した値を過ぎる前後で前記最小近傍に対応した範囲である
ことを特徴とする。
【００３７】
第２発明を、図２、図２７を参照して説明する。
【００３８】
図２７に図示しない電源回路及び放電電極１１ｏ、１２ｏ（以上、発振用励起減）によってレーザチャンバ１０ｏ内のレーザガスが励起されると、レーザチャンバ１０ｏからレーザ光が出力される。レーザ光の一部は光共振器２０ｏ、３０ｏで共振し、一部は光共振器２０ｏ、３０ｏ外へ出力される。発振段レーザ１００ｏから出力されたレーザ光は増幅段レーザ１００ａに入力される。図２７に図示しない電源回路及び放電電極１１ａ、１２ａ（以上、増幅用励起減）によってレーザチャンバ１０ａ内のレーザガスが励起されると、レーザ光が増幅され出力される。フロントミラー３０ａから出力されたレーザ光は出力減衰機構５０（光透過部）を透過し、露光装置２００に到達する。
【００３９】
図２に示すレーザ装置１′のメインコントローラ７０′（レーザ制御部、透過率制御部）は、充電電圧制御及びガス制御を行い、出力減衰機構５０に入力される前のパルスエネルギＰinを予め設定した許容範囲内の値、すなわちパルスばらつきが小さくなる値（目標パルスエネルギＰL）にする。
【００４０】
第３発明に係るレーザ露光システムは、
レーザガスを封入するチャンバと、
前記チャンバ内のレーザガスを励起する励起源と、
レーザガスの励起に伴い前記チャンバから出力される光の一部は外部に出力し、残りは前記チャンバを介して共振させる光共振器と、
前記励起源に印加する充電電圧を制御して、前記光共振器から出力される光エネルギのパルスばらつきを予め設定された許容範囲内に収めるレーザ制御部と、
前記光共振器から出力される光が透過するとともに、自身の透過率を変化させることによって透過する光のエネルギを増加減衰自在である光透過部と、
露光に要する光のエネルギ値が前記光透過部に入力前の光のエネルギ値以下であって、さらに該露光に要する光のエネルギ値を信号化して外部に送信する露光装置と、
前記露光装置から送信された信号に応じて前記光透過部における透過率を制御して、前記光透過部から出力される光のエネルギ値を前記露光装置から送信された信号で示されるエネルギ値に一致させる透過率制御部と、
を有し、
レーザ制御部で予め定められる光エネルギのパルスばらつき許容範囲が、チャンバから出力される光の出力を変更させるために充電電圧を増加させるに従って最小値に向かって低下し、最小値を過ぎると上昇する光エネルギのパルスばらつきを示す曲線において、その最小値を含み、かつ、その最小値に近接した範囲を示す最小近傍であり、
レーザ制御部で制御される充電電圧の制御範囲が、前記曲線において、前記最小値に対応した値を過ぎる前後で前記最小近傍に対応した範囲である
ことを特徴とする。
【００４１】
第３発明を、図１を参照して説明する。
【００４２】
電源回路１５及び放電電極１１、１２（以上、励起減）によってレーザチャンバ１０内のレーザガスが励起されると、レーザチャンバ１０からレーザ光が出力される。レーザ光の一部は光共振器２０、３０で共振し、一部は光共振器２０、３０外へ出力される。光共振器（フロントミラー３０）から出力されたレーザ光は出力減衰機構５０（光透過部）を透過し、露光装置２００に到達する。
【００４３】
レーザ装置１のメインコントローラ７０（レーザ制御部、透過率制御部）は、充電電圧制御またはガス制御を行い、出力減衰機構５０に入力される前のパルスエネルギＰinを予め設定した許容範囲内の値、すなわちパルスばらつきが小さくなる値（目標パルスエネルギＰL）にする。また、露光装置２００から送信された目標パルスエネルギＰtを示す信号に基づき、出力減衰機構５０の透過率Ｔを制御して、レーザ装置１の出力エネルギを、露光装置２００で要求される目標パルスエネルギＰt（＜目標パルスエネルギＰL）に一致させる。
【００４４】
第４発明に係るレーザ露光システムは、
レーザガスを封入する発振用チャンバと、前記発振用チャンバ内のレーザガスを励起する発振用励起源と、レーザガスの励起に伴い前記発振用チャンバから出力される光の一部は外部に出力し、残りは前記チャンバを介して共振させる光共振器と、を有する発振段と、
レーザガスを封入する増幅用チャンバと、前記発振段から出力された光が前記増幅用チャンバ内に存在するときに前記増幅用チャンバ内のレーザガスを励起する増幅用励起源と、を有する増幅段と、
前記発振用励起源と前記増幅用励起源とに印加する充電電圧を制御して、前記増幅段から出力される光エネルギのパルスばらつきを予め設定された許容範囲内に収めるレーザ制御部と、
前記増幅段から出力される光が透過するとともに、自身の透過率を変化させることによって透過する光のエネルギを増加減衰自在である光透過部と、
露光に要する光のエネルギ値が前記光透過部に入力前の光のエネルギ値以下であって、さらに該露光に要する光のエネルギ値を信号化して外部に送信する露光装置と、
前記露光装置から送信された信号に応じて前記光透過部における透過率を制御して、前記光透過部から出力される光のエネルギ値を前記露光装置から送信された信号で示されるエネルギ値に一致させる透過率制御部と、
を有し、
レーザ制御部で予め定められる光エネルギのパルスばらつき許容範囲が、チャンバから出力される光の出力を変更させるために充電電圧を増加させるに従って最小値に向かって低下し、最小値を過ぎると上昇する光エネルギのパルスばらつきを示す曲線において、その最小値を含み、かつ、その最小値に近接した範囲を示す最小近傍であり、
レーザ制御部で制御される充電電圧の制御範囲が、前記曲線において、前記最小値に対応した値を過ぎる前後で前記最小近傍に対応した範囲である
ことを特徴とする。
【００４５】
第４発明を、図２、図２７を参照して説明する。
【００４６】
図２７に図示しない電源回路及び放電電極１１ｏ、１２ｏ（以上、発振用励起減）によってレーザチャンバ１０ｏ内のレーザガスが励起されると、レーザチャンバ１０ｏからレーザ光が出力される。レーザ光の一部は光共振器２０ｏ、３０ｏで共振し、一部は光共振器２０ｏ、３０ｏ外へ出力される。発振段レーザ１００ｏから出力されたレーザ光は増幅段レーザ１００ａに入力される。図２７に図示しない電源回路及び放電電極１１ａ、１２ａ（以上、増幅用励起減）によってレーザチャンバ１０ａ内のレーザガスが励起されると、レーザ光が増幅され出力される。フロントミラー３０ａから出力されたレーザ光は出力減衰機構５０（光透過部）を透過し、露光装置２００に到達する。
【００４７】
図２に示すレーザ装置１′のメインコントローラ７０′（レーザ制御部、透過率制御部）は、充電電圧制御及びガス制御を行い、出力減衰機構５０に入力される前のパルスエネルギＰinを予め設定した許容範囲内の値、すなわちパルスばらつきが小さくなる値（目標パルスエネルギＰL）にする。また、露光装置２００から送信された目標パルスエネルギＰtを示す信号に基づき、出力減衰機構５０の透過率Ｔを制御して、レーザ装置１′の出力エネルギを、露光装置２００で要求される目標パルスエネルギＰt（＜目標パルスエネルギＰL）に一致させる。
【００４８】
第５発明に係るレーザ露光システムは、第３発明又は第４発明において、
前記透過率制御部は、前記光透過部における透過率を、（露光に要する光のエネルギ値）／（前記光透過部に入力前の光のエネルギ値）に制御する
ことを特徴とする。                                                                              
【００４９】
出力減衰機構５０の透過率Ｔは、露光装置２００で露光に要する光のエネルギ、すなわち目標パルスエネルギＰtと、出力減衰機構５０に入力前の光のエネルギ、すなわち目標パルスエネルギＰL値を用いて、Ｔ＝Ｐt／ＰLにて求められる。
【発明の効果】
【００５０】
本発明によると、レーザ装置は露光装置で要求されるエネルギよりも大きなエネルギを安定して出力可能に設定され、出力減衰機構によってエネルギを減衰させて出力する。つまり、エネルギを制御するために充電電圧等の放電パラメータを大きく制御する必要がなく、言い換えれば、エネルギばらつきを悪化させることなくエネルギを制御することができる。したがって、従来、エネルギばらつき抑制のために実現することができなかったダイナミックレンジの拡大を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】図１はシングルレーザを使用する場合の制御システム図である。
【図２】図２は２ステージレーザを使用する場合の制御システム図である。
【図３】図３はレーザ出力と出力減衰機構の透過率との関係を示す図である。
【図４】図４はメインルーチンのフローチャートである。
【図５】図５は目標パルスエネルギＰL及び透過率Ｔの決定サブルーチンのフローチャートである。
【図６】図６（ａ）、（ｂ）は目標パルスエネルギＰLの決定サブルーチンのフローチャートである。
【図７】図７（ａ）、（ｂ）は出力減衰機構の具体例１の構成図である。
【図８】図８は光の入射、反射、透過を示す図である。
【図９】図９はｐ偏光及びｓ偏光の入射角と反射率の関係を示す。
【図１０】図１０は２つの基板を用いた場合の透過率制御サブルーチンのフローチャートである。
【図１１】図１１は出力確認サブルーチン１のフローチャートである。
【図１２】図１２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は出力減衰機構の具体例２の構成図である。
【図１３】図１３はｐｓ分離膜の透過率とλ／２板の進相軸の角度θとの関係を示す図である。
【図１４】図１４はλ／２板を用いた場合の透過率制御サブルーチンのフローチャートである。
【図１５】図１５は出力確認サブルーチン２のフローチャートである。
【図１６】図１６（ａ）、（ｂ）は出力減衰機構の具体例３の構成図である。
【図１７】図１７はスリットの移動量ｘと透過率との関係を示す図である。
【図１８】図１８はスリットを用いた場合の透過率制御サブルーチンのフローチャートである。
【図１９】図１９は出力確認サブルーチン３のフローチャートを示す。
【図２０】図２０（ａ）、（ｂ）は出力減衰機構の具体例４の構成図である。
【図２１】図２１は絞りスリットの絞り量ｚと透過率との関係を示す図である。
【図２２】図２２は絞りスリットを用いた場合の透過率制御サブルーチンのフローチャートである。
【図２３】図２３は出力確認サブルーチン４のフローチャートを示す。
【図２４】図２４は出力減衰機構の具体例５の構成図である。
【図２５】図２５は部分反射膜の透過率を示す図である。
【図２６】図２６は部分反射膜を用いた場合の透過率制御サブルーチンのフローチャートである。
【図２７】図２７はMOPO方式の２ステージレーザ装置の基本構成を示す図である。
【図２８】図２８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はステッパー方式の露光装置の発振動作を説明するための図である。
【図２９】図２９（ａ）、（ｂ）はスキャナー方式の露光装置の発振動作を説明するための図である。
【図３０】図３０は従来技術の制御システム図である。
【図３１】図３１は従来技術の可変減衰器を示す図である。
【図３２】図３２は「充電電圧ＨＶ−レーザ出力Ｅ」及び「充電電圧ＨＶ−エネルギばらつきσ」の関係を示す図である。
【図３３】図３３はダイナミックレンジの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００５２】
以下、本発明のレーザ露光システムについて図面を参照して説明する。
（１．レーザ露光システムの構成と基本的な動作）
〔１−１．シングルレーザの場合〕
図１はシングルレーザを使用する場合の制御システム図を示す。
本実施形態に係るレーザ露光システムは、レーザ装置１と露光装置２００とを有する。露光装置２００はＩＣチップの露光に要求される光のエネルギをレーザ装置１に要求し、レーザ装置１は露光装置２００の要求に応じた光を出力する。レーザ装置１のダイナミックレンジの上限は、露光装置２００で要求される光のエネルギ値以上に設定される。
【００５３】
露光装置２００にはＩＣチップの露光に必要なエネルギ値が設定されている。露光装置２００は、エネルギ値をはじめとして、露光に要求される光の情報を信号化してレーザ装置１に送信する。なお本実施形態の露光装置２００はスキャナー方式であるが、ステッパー方式でもよい。
【００５４】
次に、レーザ装置１の構成を説明する。  
レーザチャンバ１０の内部には、所定距離だけ離隔し、互いの長手方向が平行であって、かつ放電面が対向する一対の放電電極１１、１２が設けられている。図１においては、放電電極１１、１２は紙面に垂直な方向に配置されている。また、レーザチャンバ１０におけるレーザ光の光軸上にあって、レーザ光出力部分には、ウインドウ１３、１４が設けられている。ウインドウ１３、１４は、レーザ光に対する透過性を有する材料、例えばＣａＦ2等によって構成されている。両ウインドウ１３、１４は、外側の面が互いに平行に配置され、また、レーザ光に対して反射損失を低減すべくブリュースタ角で設置される。
【００５５】
レーザチャンバ１０にはレーザ媒質としてレーザガスが封入される。Ｆ2レーザの場合にレーザガスは、Ｆ2ガスと、ＨｅやＮｅ等からなるバッファガスとの混合ガスである。
ＫｒＦエキシマレーザの場合にレーザガスは、ＫｒガスおよびＦ2ガスと、ＨｅやＮｅ等からなるバッファガスの混合ガスである。ＡｒＦエキシマレーザの場合にレーザガスは、ＡｒガスおよびＦ2ガスと、ＨｅやＮｅ等からなるバッファガスの混合ガスである。各ガスは、ガス供給・排出機構１６によって供給と排出が制御される。
【００５６】
レーザチャンバ１０に設けられた放電電極１１、１２は電源回路１５によって高電圧が印加される。放電電極１１、１２間の電圧が所定電圧を越えると放電が発生する。すると、レーザガスは励起されて高エネルギー準位に移行した後に、低エネルギー準位に移行する。このとき光が放出される。
【００５７】
レーザチャンバ１０のリア側には狭帯域化モジュール２０が配置される。狭帯域化モジュール２０には、例えばプリズムビームエキスパンダとグレーティング等の光学素子が設けられている。また、狭帯域化モジュール２０には、エタロンと全反射ミラー等の光学素子が設けられる場合もある。
【００５８】
レーザチャンバ１０のフロント側にはフロントミラー３０が配置される。フロントミラー３０と狭帯域化モジュール２０内のグレーティングとで光共振器が構成される。レーザチャンバ１０から出力された光の一部は、フロントミラー３０を透過して外部に出力され、レーザチャンバ１０から出力された光の残りは、レーザチャンバ１０を介してこの光共振器２０、３０間を往復し増幅される。
【００５９】
フロントミラー３０の出力側には第１パルスエネルギモニタ４０が配置される。第１パルスエネルギモニタ４０は受光センサなどを備え、フロントミラー３０から出力されたパルス光の一部をサンプリングして、パルス光のエネルギ等を測定する。
【００６０】
第１パルスエネルギモニタ４０の出力側には出力減衰機構５０が配置される。出力減衰機構５０は、基本的には自身の透過率Ｔ（Ｔ≦１）の変更によって光共振器（フロントミラー３０）から出力された光のエネルギを減衰する。出力減衰機構５０は、光共振器（フロントミラー３０）から出力された光のエネルギを最大値として、エネルギを増加減衰自在である。出力減衰機構５０の具体的な構成については後述する。
【００６１】
出力減衰機構５０の出力側には第２パルスエネルギモニタ６０が配置される。第２パルスエネルギモニタ６０は、第１パルスエネルギモニタ４０と同様に受光センサなどを備え、出力減衰機構５０から出力されたパルス光の一部をサンプリングして、パルス光のエネルギ等を測定する。
【００６２】
メインコントローラ７０は、レーザ露光システム内の他の構成要素との間で信号を送受信し、レーザ装置１の様々な動作を制御する。ここで、メインコントローラ７０を中心とする信号の送受信について、以下で説明する。
【００６３】
露光装置２００で露光に要求される光の目標パルスエネルギをＰtとし、光共振器（フロントミラー３０）から出力され出力減衰機構５０に入力される光の目標パルスエネルギをＰLとする。
【００６４】
露光処理前に、露光装置２００はレーザ装置１のメインコントローラ７０に目標パルスエネルギＰtを示す信号を送信する。
【００６５】
この信号を受信したメインコントローラ７０は図３２に示す特性に基づき、出力減衰機構５０に入力される光のエネルギばらつきを最小近傍にすべく目標パルスエネルギＰLを決定する。最小近傍とは、図３２に示す許容範囲σ内という意味である。この許容範囲σは予め設定しておく。次に、メインコントローラ７０は出力減衰機構５０の透過率Ｔ（＝Ｐt／ＰL）を求め、この透過率Ｔを得るべく出力減衰機構５０に透過率を制御する信号を送信する。
【００６６】
第１パルスエネルギモニタ４０は出力減衰機構５０に入力される光のパルスエネルギ、すなわち減衰前のパルスエネルギＰinを毎パルス検出し、その結果をレーザコントローラ７０に送信する。
【００６７】
この信号を受信したメインコントローラ７０は減衰前のパルスエネルギＰinが目標パルスエネルギＰLとなるように、パルス毎に充電器コントローラ７１を介して電源回路１５に充電電圧を制御する信号を送信する。また、レーザガスの劣化によってパルスエネルギＰinが低下した場合は、ガスコントローラ７２を介してガス供給・排出機構１６に各種ガスの供給量、排出量を制御する信号を送信する。
【００６８】
第２パルスエネルギモニタ６０は出力減衰機構５０から出力された光のパルスエネルギ、すなわち減衰後のパルスエネルギＰoutを毎パルス検出し、その結果をレーザコントローラ７０に送信する。
【００６９】
この信号を受信したメインコントローラ７０は以下（ａ）、（ｂ）を確認する。
（ａ）露光装置２００から送信された目標パルスエネルギＰtと検出したパルスエネルギＰoutが所定の範囲内に制御され、パルスエネルギのばらつきが許容範囲内にあるか。 （ｂ）減衰前後のパルスエネルギＰinとＰoutの比が所定の透過率Ｔ（＝Ｐout／Ｐin）となっているか。
【００７０】
ここで、ダイナミックレンジの制御方法について説明する。
レーザ装置１は、必要なダイナミックレンジの最大値の出力で動作するように設計されている。つまり、光共振器（フロントミラー３０）から出力されたレーザ光は、ダイナミックレンジの最大値に近い値で安定に出力される。
【００７１】
光共振器（フロントミラー３０）から出力されたレーザ光は出力減衰機構５０を通過する。出力減衰機構５０を通過したレーザ光は、第２パルスエネルギモニタ６０でパルスエネルギＰoutを測定される。スキャナー方式の露光装置２００からの露光装置タイプの情報（露光装置２００で必要とされる光エネルギ情報）を、レーザ装置１のメインコントローラ７０が受信すると、目標パルスエネルギＰtが設定され、この値に基づき出力減衰機構５０の透過率が設定される。
【００７２】
このように、レーザの共振器外に出力減衰機構５０を置くことによって、レーザ発振条件になんら影響を与えずに、露光装置２００に入力するレーザ光出力を任意に制御することが可能となる。つまり、充電電圧等の放電パラメータを大きくは制御しないため、エネルギばらつきσを悪化させずに、ダイナミックレンジを拡大することができる。
【００７３】
次に、充電電圧制御及びガス制御について説明する。
【００７４】
毎パルスエネルギ（露光量）の制御は、例えば、上記特許文献１で開示された充電電圧制御を利用することができる。特許文献１では、メインコントローラは、パルスエネルギモニタで測定されたエネルギに基づき、目標パルスエネルギにすべく次のパルスの充電電圧を演算し、その演算値を充電器コントローラに送信する。充電器コントローラは充電電圧をその値になるよう制御する。
【００７５】
具体的に説明すると、最初の所定個数の各パルスに関しては、過去のパルス発振のデータのうち、発振停止時間、および１バーストサイクル内でのパルスの順番が同じで、かつ今回のパルス発振の目標パルスエネルギＰLに近い出力パルスエネルギのモニタ値とそのときのパルスの励起強度を少なくとも１組読み出し、この読み出した値に基づいて今回のパルス発振の際の励起強度を演算し、該演算した励起強度値に基づいて充電電圧制御を行うとともに、前記最初の所定個数のパルス以降に発生される各パルスに関しては、今回のバースト周期内で既に出力された前パルスのパルスエネルギモニタ値およびそのときの充電電圧値を読み出し、これらの値に基づいて今回のパルス発振の際の充電電圧値を演算し、この充電電圧に基づいて制御を行う。
【００７６】
レーザ動作を繰返し、チャンバ内部に不純物ガス等が発生して、充電電圧を最大にしても目標パルスエネルギＰL以下になってしまう場合は、ガス組成またはガス圧力を制御すれば良い。一般的に、ハロゲンガス分圧を増加したり、全ガス圧力を増加することによって、レーザ出力を増加させることができる。ガスを制御することで、ゲインを増加させた状態で、充電電圧を制御して毎パルスエネルギが一定となるようにすれば良い。
【００７７】
〔１−２．２ステージレーザの場合〕
２ステージレーザの出力はシングルレーザの出力よりも大きいため、本発明によってダイナミックレンジをさらに大きくとることが可能となる。
【００７８】
図２に２ステージレーザを使用する場合の制御システム図を示す。図２は２ステージレーザのMOPOタイプを示しているが、本発明はMOPAタイプに対しても適用できる。なお、図２に示す構成は図１に示す構成と類似しており、ここでは同一符号を付した構成要素を除く構成を説明する。
【００７９】
本実施形態に係るレーザ露光システムは、レーザ装置１′と露光装置２００とを有する。露光装置２００はＩＣチップの露光に要求される光のエネルギをレーザ装置１′に要求し、レーザ装置１′は露光装置２００の要求に応じた光を出力する。レーザ装置１′のダイナミックレンジの上限は、露光装置２００で要求される光のエネルギ値以上に設定される。
【００８０】
発振段レーザ１００ｏと増幅段レーザ１００ａは、図２７に示したものと同一である。
【００８１】
発振段レーザ１００ｏの出力側には第１パルスエネルギモニタ４０′が配置され、第１パルスエネルギモニタ４０′の出力側には増幅段レーザ１００ａが配置され、増幅段レーザ１００ｏの出力側には出力減衰機構５０が配置され、出力減衰機構５０の出力側には第２パルスエネルギモニタ６０′が配置される。
【００８２】
第１パルスエネルギモニタ４０′は図１に示す第１パルスエネルギモニタ４０と同一であり、第２パルスエネルギモニタ６０′は図１に示す第２パルスエネルギモニタ６０と同一である。
【００８３】
メインコントローラ７０′は、レーザ露光システム内の他の構成要素との間で信号を送受信し、レーザ装置１′の様々な動作を制御する。充電器コントローラ７１′はメインコントローラ７０′からの制御信号に応じて、発振段レーザ１００ｏと増幅段レーザ１００ａの充電電圧制御を行う。ガスコントローラ７２′はメインコントローラ７０′からの制御信号に応じて、発振段レーザ１００ｏと増幅段レーザ１００ａのガス制御を行う。
【００８４】
ここで、ダイナミックレンジの制御方法について説明する。
増幅段レーザ１００ａは、必要なダイナミックレンジの最大値の出力で動作するように設計されている。例えば、必要なパルスエネルギのダイナミックレンジが５ｍJから１５ｍJであれば、レーザ装置１′は、エネルギ安定性を維持した状態で５ｍJから１５ｍJのエネルギを出力できることを前提とする。つまり、増幅段レーザ１００ａから出力されたレーザ光は、ダイナミックレンジの最大値に近い値で安定に出力される。
【００８５】
増幅段レーザ１００ａから出力されたレーザ光は出力減衰機構５０を通過する。出力減衰機構５０を通過したレーザ光は、第２パルスエネルギモニタ６０′でパルスエネルギＰoutを測定される。スキャナー方式の露光装置２００からの露光装置タイプの情報（露光装置２００で必要とされる光エネルギ情報）を、レーザ装置１′のメインコントローラ７０′が受信すると、目標パルスエネルギＰtが設定され、この値に基づき出力減衰機構５０の透過率が設定される。
【００８６】
例えば、図３に示すように、レーザ装置１′の最大出力が１５ｍJである場合に、露光装置２００で要求されるエネルギが１５ｍJであれば、出力減衰機構５０の透過率Ｔを、１５ｍJ／１５ｍJ ＝ １に設定する。また、露光装置で要求されるエネルギが１０ｍJであれば、出力減衰機構５０の透過率Ｔを、１０ｍJ／１５ｍJ ＝ ０．６７に設定する。また、露光装置で要求されるエネルギが６．７ｍJであれば、出力減衰機構５０の透過率Ｔを、６．７ｍJ／１５ｍJ ＝ ０．４４に設定する。
【００８７】
このように、レーザの共振器外に出力減衰機構５０を置くことによって、レーザ発振条件になんら影響を与えずに、露光装置２００に入力するレーザ光出力を任意に制御することが可能となる。つまり、充電電圧等の放電パラメータを大きくは制御しないため、エネルギばらつきσを悪化させずに、ダイナミックレンジを拡大することができる。
【００８８】
次に、充電電圧制御及びガス制御について説明する。
【００８９】
毎パルスエネルギ（露光量）の制御は、例えば、上記特許文献１で開示された充電電圧制御を利用することができる。特許文献１では、メインコントローラは、パルスエネルギモニタで測定されたエネルギに基づき、目標パルスエネルギにすべく次のパルスの充電電圧を演算し、その演算値を充電器コントローラに送信する。充電器コントローラは増幅段レーザの充電電圧をその値になるよう制御する。
【００９０】
具体的に説明すると、最初の所定個数の各パルスに関しては、過去のパルス発振のデータのうち、発振停止時間、および１バーストサイクル内でのパルスの順番が同じで、かつ今回のパルス発振の目標パルスエネルギＰLに近い出力パルスエネルギのモニタ値とそのときのパルスの励起強度を少なくとも１組読み出し、この読み出した値に基づいて今回のパルス発振の際の励起強度を演算し、該演算した励起強度値に基づいて充電電圧制御を行うとともに、前記最初の所定個数のパルス以降に発生される各パルスに関しては、今回のバースト周期内で既に出力された前パルスのパルスエネルギモニタ値およびそのときの充電電圧値を読み出し、これらの値に基づいて今回のパルス発振の際の充電電圧値を演算し、この充電電圧に基づいて制御を行う。
【００９１】
ところで、図２に示す構成には、出力減衰機構５０の出力側に第２エネルギモニタ６０′が配置されているが、増幅段レーザ１００ａの出力側にはエネルギモニタが配置されていない。このような場合は、減衰前のレーザの出力値Ｐinは、第２エネルギモニタ６０′で測定されたエネルギ値Ｐoutを出力減衰機構５０の透過率Ｔで割った値（Ｐin＝Ｐout／Ｔ）を使用する。または、出力減衰機構５０の影響を除外してレーザ出力をモニタしたい場合は、図１に示すように、出力減衰機構５０の入力側、すなわち増幅段レーザ１００ａの出力側にもパルスエネルギモニタを配置し、そのモニタ値に基づいて、充電電圧制御を実施すれば良い。
【００９２】
レーザ動作を繰返し、チャンバ内部に不純物ガス等が発生して、充電電圧を最大にしても目標パルスエネルギＰL以下になってしまう場合は、ガス組成またはガス圧力を制御すれば良い。一般的に、ハロゲンガス分圧を増加したり、全ガス圧力を増加することによって、レーザ出力を増加させることができる。ガスを制御することで、ゲインを増加させた状態で、充電電圧を制御して毎パルスエネルギが一定となるようにすれば良い。
【００９３】
（２．レーザ露光システムの処理フロー）
以下では、図１に示すシングルレーザを備えたレーザ露光システムの処理フローを代表して説明するが、図２に示す２ステージレーザを備えたレーザ露光システムの処理フローも基本的には同じである。
【００９４】
図４はメインルーチンのフローチャートを示す。
メインルーチンの処理フローは、大きく分けると、調整発振の処理フロー（ステップＳ１１〜Ｓ１４）と露光中の処理フロー（ステップＳ１５〜Ｓ１７）とに分けられる。
【００９５】
先ず、調整発振の処理フローを説明する。  
露光装置２００はレーザ装置１のメインコントローラ７０に目標パルスエネルギＰtを示す信号を送信する。メインコントローラ７０はこの信号を受信し、調整発振のためにレーザ装置１の出射口に設けられたシャッタを閉じる（ステップＳ１１）。
【００９６】
次いで、目標パルスエネルギＰL及び透過率Ｔの決定サブルーチンの処理が行われ、目標パルスエネルギＰL及び透過率Ｔが決定される（ステップＳ１２）。さらに、透過率制御サブルーチンの処理が行われ、決定した透過率Ｔを得るべく出力減衰機構５０が制御される（ステップＳ１３）。各サブルーチンの詳細については後述する。
【００９７】
そして、減衰後のパルスエネルギＰoutと目標パルスエネルギＰtとの差が許容範囲内にあれば、メインコントローラ７０は露光装置２００に準備ＯＫを示す信号を送信するとともに、レーザ装置１の出射口に設けられたシャッタを開く（ステップＳ１４）。以上で調整発振は終了し、露光処理に移行する。
【００９８】
次に、露光中の処理フローを説明する。  
露光装置２００はレーザ装置１のメインコントローラ７０に発振指令信号を送信し、メインコントローラ７０はこの指令信号の受信に応じてレーザ発振を開始する。メインコントローラ７０は、調整発振で決定された出力減衰機構５０の透過率Ｔにてレーザ光のエネルギばらつきが小さくなるように、すなわち減衰前のパルスエネルギＰinが目標パルスエネルギＰLになるように、電源回路１５の充電電圧を制御し、またガス供給・排出機構１６のガス供給量、排出量を制御する（ステップＳ１５）。
【００９９】
各パルスにおいて、減衰後のパルスエネルギＰoutと目標パルスエネルギＰtとの差が許容範囲内にあり、且つ減衰前のパルスエネルギＰinまたは減衰後のパルスエネルギＰoutのエネルギばらつきが許容範囲内にある場合は、露光が継続される（ステップＳ１６の判断Ｙｅｓ、ステップＳ１７の判断Ｙｅｓ）。
【０１００】
減衰後のパルスエネルギＰoutと目標パルスエネルギＰtとの差が許容範囲外にあるか、減衰前のパルスエネルギＰinまたは減衰後のパルスエネルギＰoutのエネルギばらつきが許容範囲外にある場合は、露光が中断され、再度調整発振が行われる（ステップＳ１６の判断Ｎｏ、ステップＳ１７の判断Ｎｏ）。
【０１０１】
レーザ発振時にメインコントローラ７０は、露光量が一定となるように毎パルスエネルギのばらつきを許容値に抑えるため、出力エネルギの毎パルス制御を行っている。この制御は、充電電圧制御やガス組成、ガス圧力制御などにより実施される。この制御方法は、従来技術、例えば上記特許文献１などで開示された方法を使用する。但し、ここで行われる充電電圧制御やガス組成、ガス圧力制御は、エネルギばらつきが許容範囲を超えるほどの制御ではない。
【０１０２】
次に、図４に示したサブルーチンのうち、目標パルスエネルギＰL及び透過率Ｔの決定サブルーチンについて説明する。
【０１０３】
図５は目標パルスエネルギＰL及び透過率Ｔの決定サブルーチンのフローチャートを示す。  
先ず、目標パルスエネルギＰLの決定サブルーチンの処理が行われる（ステップＳ２１）。次いで、メインコントローラ７０は出力減衰機構５０における透過率Ｔ＝Ｐt／ＰLを演算する（ステップＳ２２）。以上の処理終了後、図４に示すメインルーチンに戻る。
【０１０４】
図６（ａ）、（ｂ）は目標パルスエネルギＰLの決定サブルーチンのフローチャートを示す。
図６（ａ）のサブルーチンでは、出力減衰機構５０に入力される光の最大定格出力Ｐmaxが目標パルスエネルギＰLとして決定され、図５に示すメインルーチンに戻る。
【０１０５】
図６（ｂ）のサブルーチンでは、予めエネルギばらつきが最小となる減衰前のパルスエネルギＰinが調整発振によって検出され、この値が目標パルスエネルギＰLとして決定され、図５に示すメインルーチンに戻る。
【０１０６】
図６（ｂ）の処理の一例を具体的に説明する。目標パルスエネルギＰLとエネルギばらつきの関係を測定するために、メインコントローラ７０は、目標パルスエネルギＰLをいくつかの水準（１〜ｎ）で変更し、各目標パルスエネルギＰLx（ｘ＝１〜ｎ）時のエネルギばらつきを測定する。そのなかでエネルギばらつきが最小となった目標パルスエネルギＰLxを最適な目標パルスエネルギＰＬとする。
【０１０７】
次に、図４に示したサブルーチンのうち、透過率制御サブルーチンについて説明する。以下では、出力減衰機構５０の構成の具体例を〔具体例１〜５〕として示し、出力減衰機構５０毎に透過率制御の処理を説明する。
【０１０８】
〔エネルギ減衰器の具体例１．透過反射素子による透過率制御〕
透過反射素子に対するレーザ光の入射角を制御することで透過率を制御することができる。
【０１０９】
図７（ａ）、（ｂ）に示すように、出力減衰機構５０は、レーザ光軸上に配置されたＣａＦ2の２つの基板５１ａと、メインコントローラ７０から送信される透過率Ｔを制御する信号に応じて２つの基板５１ａを回転駆動する回転ステージ５１ｂとを有する。回転ステージ５１ｂの回転中心軸は図７の紙面に垂直な方向と平行であり、回転ステージ５１ｂは図７（ｂ）に示す矢印方向及びその逆方向に回転自在である。レーザ光が基板５１ａに入射すると、一部の光は基板５１ａを透過するが、残りの光は基板５１ａの表面で反射する。この反射分だけレーザ光は減衰する。光の減衰の割合は、基板５１ａに対するレーザ光の入射角（基板５１ａの法線とレーザ光軸の成す角度）に応じて定まる。その原理を図８、図９を用いて説明する。
【０１１０】
レーザ光が、屈折率ｎ1を持つ媒質から屈折率ｎ2を持つ基板５１ａに入射角θiで入射したとき、基板５１ａを透過する光の透過角θtは、スネルの法則（下記（１）式）によって求められる。
ｓｉｎθt／ｓｉｎθi＝ｎ1／ｎ2  …  （１）
また、基板５１ａがノーコートの場合、その反射率はフレネル反射の式（下記（２）式、（３）式）によって決まる。
ｒs＝〔ｓｉｎ（θi−θt）／ｓｉｎ（θi＋θt）〕２  …  （２）
ｒp＝〔ｔａｎ（θi−θt）／ｔａｎ（θi＋θt）〕２  …  （３）
添え字、ｓ、ｐはそれぞれｓ偏光、ｐ偏光を意味する。ｐ偏光は入射面に電場ベクトルが平行な偏光成分（図８で紙面に平行な向き）であり、ｓ偏光は入射面に電場ベクトルが垂直な偏光成分（図８で紙面に垂直な向き）である。
【０１１１】
このように、基板表面での光の反射率は偏光成分によって異なる。通常、レーザ光線は線偏光なので、その線偏光をｐ偏光かｓ偏光に合わせて入射することによって、フレネルの反射式に従った反射率を得ることができる。
【０１１２】
また、ｐ偏光は、反射率が０になる入射角があり、その角度をブリュースター角θbと呼ぶ。ブリュースター角θbは、
θb＝ａｒｃｔａｎ（ｎ2／ｎ1）  …  （４）
で示される。
【０１１３】
図９はｐ偏光及びｓ偏光の入射角と反射率の関係を示す。図９の縦軸は反射率を示し、横軸はブリュースター角θbを基準（角度０）とした場合の入射角θiを示す。レーザ光が基板に入射する際に、偏光がｐ偏光の向きであり且つ入射角がブリュースター角θbであれば、反射率は0になるので、基板内部での吸収や基板表面での散乱を無視すると、レーザ光は基板を１００％透過することになる。図９で分かるように、入射角θiをブリュースター角θbから大きくしていくと反射率が急激に増加する。このため、減衰率（＝１−透過率）を増加させるためには、図７（ｂ）に示すように、基板５１ａに対するレーザ光の入射角θiをブリュースター角θbから増加させれば良い。
【０１１４】
仮に、基板５１ａが１つの場合は、基板透過後の光軸が基板透過前の光軸からずれる。また、基板５１ａを回転させて入射角θiを変化させた場合も、その入射角θiに応じて光軸のずれ量が変化する。こうした光軸ずれを補正するために、鏡面対象の２つの基板５１ａがレーザ光軸上の前後にレーザ光の入射角θiを同一にして配置される。２つの基板５１ａは同時に回転駆動され、各入射角θiが同時に制御される。
【０１１５】
また、２つの基板５１ａを備える場合は反射面が４面になる。１面での透過率をｔとすると、４面透過後の全透過率Ｔは Ｔ＝ｔ４ となる。１面でのフレネル反射率をｒとすると、 ｔ＝（１−ｒ） なので、 Ｔ＝（１−ｒ）４ となる。
【０１１６】
図１０は２つの基板を用いた場合の透過率制御サブルーチンのフローチャートを示す。
先ず、メインコントローラ７０は出力減衰機構５０の透過率をＴにすべく、基板５１ａに対するレーザ光の入射角θiを演算する。ここでは、レーザ光が基板５１ａに対してｐ偏光で入射した場合を想定する。前述したように、基板５１ａが２つの場合に反射面は４面になるため Ｔ＝（１−ｒp）４ となる。透過率Ｔは前の処理（目標パルスエネルギＰL及び透過率Ｔの決定サブルーチン）で決定されているため、ｐ偏光成分の反射率ｒpが求められる。また、入射角θiは、前記したスネルの法則（上記（１）式）とフレネル反射の式（上記（３）式）と反射率ｒpとで求められる（ステップＳ３１）。
【０１１７】
メインコントローラ７０は減衰に必要な入射角θiを演算したら、制御信号を出力減衰機構５０に送信する。出力減衰機構５０がこの信号を受信すると、回転ステージ５０ｂは基板５１ａを回転駆動し、基板５１ａに対するレーザ光の入射角を演算したθiにする（ステップＳ３２）。
【０１１８】
次いで、基板５１ａの制御を確認するために、出力確認サブルーチン１の処理が行われた後、図４に示すメインルーチンに戻る（ステップ３３）。
【０１１９】
図１１は出力確認サブルーチン１のフローチャートを示す。
先ず、レーザを定格発振（目標パルスエネルギＰLで発振）させる（ステップＳ４１）。この際、第２パルスエネルギモニタ６０は減衰後のパルスエネルギＰoutを測定する（ステップＳ４２）。メインコントローラ７０は、第２パルスエネルギモニタ６０で測定されたパルスエネルギＰoutが露光装置２００で要求される目標パルスエネルギＰｔになっているか否かを判断する。具体的には、目標パルスエネルギＰｔに対するパルスエネルギＰoutの誤差（｜Ｐout−Ｐt｜）を演算する。誤差（｜Ｐout−Ｐt｜）が許容誤差dＰ以内であれば、ダイナミックレンジでの制御を終了して、図４に示すメインルーチンに戻る（ステップ４３の判断Ｙｅｓ）。
【０１２０】
一方、誤差（｜Ｐout−Ｐt｜）が許容誤差dＰより大きければ、入射角θiの微調整が行われる（ステップＳ４３の判断Ｎｏ）。メインコントローラ７０はパルスエネルギＰoutが目標パルスエネルギＰｔより大きいか小さいかを判断する（ステップＳ４４）。Ｐout＞Ｐｔの場合は、出力減衰機構５０での減衰量を増加させなければならないので、メインコントローラ７０は入射角θiを微増させる制御をする。微増量をdθとした場合、入射角をθiからθi＋dθにする（ステップＳ４５）。Ｐout＜Ｐｔの場合は、出力減衰機構５０での減衰量を減少させなければならないので、メインコントローラ７０は入射角θiを微減させる制御をする。微減量をdθとした場合、入射角をθiからθi−dθにする（ステップＳ４６）。目標パルスエネルギＰｔに対するパルスエネルギＰoutの誤差（｜Ｐout−Ｐt｜）が許容誤差dＰ以下になるまで以上の処理が繰り返される。
【０１２１】
なお、他の微調整の制御方法として、目標パルスエネルギＰｔに対するパルスエネルギＰoutの誤差（｜Ｐout−Ｐt｜）を演算し、その差に見合った入射角の変化量を演算して、その変化量分だけ入射角を変化させても良い。
【０１２２】
〔エネルギ減衰器の具体例２．偏光子による透過率制御〕
前述したように、レーザ光は線偏光である。この偏光を制御することで透過率を制御することができる。
【０１２３】
図１２（ｂ）、（ｄ）に示すように、出力減衰機構５０は、レーザ光軸上に対して垂直に配置されたλ／２板５２ａと、λ／２板５２ａの出力側のレーザ光軸上に配置され表面にｐｓ分離膜５２ｂが製膜されたＣａＦ2の基板５２ｃと、メインコントローラ７０から送信される透過率Ｔを制御する信号に応じてλ／２板５２ａを光軸を中心にして回転駆動する回転機構５２ｄとを有する。
【０１２４】
λ／２板５２ａは、その進相軸に対して遅相軸の成分の位相差を１８０°ずらすことができる。例えば、図１２（ａ）、（ｂ）に示すように、偏光方向が水平面と平行する線偏光が進相軸と４５°の角度でλ／２板５２ａに入射した場合、λ／２板５２ａを透過したレーザ光の偏光方向は水平面に対する直交方向に変化する。
【０１２５】
基板５２ｃはレーザ光が斜入射するように配置され、レーザ光のｐ偏光成分を１００％透過させｓ偏光成分を高反射するように、入射面上にｐｓ分離膜５２ｂが製膜される。
【０１２６】
図１２（ｂ）に示すように、ｐ偏光方向のレーザ光がｐｓ分離膜５２ｂに入射した場合、レーザ光の１００％の成分が透過する。
【０１２７】
図１２（ａ）、（ｂ）で示される状態では、ｐｓ分離膜５２ｂに対してｓ偏光方向であるレーザ光が、λ／２板５２ａによって、ｐｓ分離膜５２ｂに対してｐ偏光方向であるレーザ光にされる。したがって、このレーザ光のほぼ１００％の成分がｐｓ分離膜５２ｂを透過することになる。
【０１２８】
ここで、λ／２板５２ａの進相軸の角度をθとし、λ／２板５２ａに入射するレーザ光の偏光方向と進相軸との成す角が４５°である状態、すなわち図１２（ａ）、（ｂ）に示す状態をθ＝０と定義する。図１２（ｃ）、（ｄ）は、λ／２板５２ａを光軸中心に回転させて進相軸の角度をθ≠０とした状態を示す。図１２（ｃ）、（ｄ）に示すようにθ≠０の場合は、λ／２板５２ａを透過した光は楕円偏光になる。つまり、ｐ偏光とｓ偏光が共に存在する。ｓ偏光成分はｐｓ分離膜５２ｂで反射するため透過しない。このため、ｓ偏光成分の強度分だけ、全体の透過率が落ちることになる。
【０１２９】
λ／２板５２ａにおいて、角度θが４５°の場合、すなわちレーザ光の偏光方向と相軸が同じ向きである場合、λ／２板５２ａでレーザ光の位相は変化しないので、そのままｓ偏光成分のみがλ／２板５２ａから出射される。すると、レーザ光はｐｓ分離膜５２ｂで反射されるため、全体の透過率はほぼ０になる。実際は１００％反射する膜は製作が難しいので数％は透過する。
【０１３０】
図１３はｐｓ分離膜５２ｂの透過率とλ／２板５２ａの進相軸の角度θとの関係を示す。透過率を制御するためには、θ＝０となるようにλ／２板５２ａを配置し、λ／２板５２ａの回転角度をθ＝０〜４５°の範囲で制御すれば良い。すなわち、透過率を上げる場合はθを小さくし、透過率を下げる場合はθを大きくすれば良い。
【０１３１】
図１４はλ／２板を用いた場合の透過率制御サブルーチンのフローチャートを示す。
先ず、メインコントローラ７０は出力減衰機構５０の透過率をＴにすべく、図１３に示す関係から透過率Ｔに対応するλ／２板５２ａの角度θを求める。（ステップＳ５１）。
【０１３２】
メインコントローラ７０は減衰に必要な角度θを求めたら、制御信号を出力減衰機構５０に送信する。出力減衰機構５０がこの信号を受信すると、回転機構５２ｄはλ／２板５２ａを回転駆動し、λ／２板５２ａの進相軸の角度を求めたθにする（ステップＳ５２）。
【０１３３】
次いで、λ／２板５２ａの制御を確認するために、出力確認サブルーチン２の処理が行われた後、図４に示すメインルーチンに戻る（ステップ５３）。
【０１３４】
図１５は出力確認サブルーチン２のフローチャートを示す。図１５に示すサブルーチンは図１１に示すサブルーチンと多くの処理が共通するが、ここでは改めて全ての処理を説明する。
【０１３５】
先ず、レーザを定格発振（目標パルスエネルギＰLで発振）させる（ステップＳ６１）。この際、第２パルスエネルギモニタ６０は減衰後のパルスエネルギＰoutを測定する（ステップＳ６２）。メインコントローラ７０は、第２パルスエネルギモニタ６０で測定されたパルスエネルギＰoutが露光装置２００で要求される目標パルスエネルギＰｔになっているか否かを判断する。具体的には、目標パルスエネルギＰｔに対するパルスエネルギＰoutの誤差（｜Ｐout−Ｐt｜）を演算する。誤差（｜Ｐout−Ｐt｜）が許容誤差dＰ以内であれば、ダイナミックレンジでの制御を終了して、図４に示すメインルーチンに戻る（ステップ６３の判断Ｙｅｓ）。
【０１３６】
一方、誤差（｜Ｐout−Ｐt｜）が許容誤差dＰより大きければ、角度θの微調整が行われる（ステップＳ６３の判断Ｎｏ）。メインコントローラ７０はパルスエネルギＰoutが目標パルスエネルギＰｔより大きいか小さいかを判断する（ステップＳ６４）。Ｐout＞Ｐｔの場合は、出力減衰機構５０での減衰量を増加させなければならないので、メインコントローラ７０は角度θを微増させる制御をする。微増量をdθとした場合、角度をθからθ＋dθにする（ステップＳ６５）。Ｐout＜Ｐｔの場合は、出力減衰機構５０での減衰量を減少させなければならないので、メインコントローラ７０は角度θを微減させる制御をする。微減量をdθとした場合、角度をθからθ−dθにする（ステップＳ６６）。目標パルスエネルギＰｔに対するパルスエネルギＰoutの誤差（｜Ｐout−Ｐt｜）が許容誤差dＰ以下になるまで以上の処理が繰り返される。
【０１３７】
なお、他の微調整の制御方法として、目標パルスエネルギＰｔに対するパルスエネルギＰoutの誤差（｜Ｐout−Ｐt｜）を演算し、その差に見合った角度の変化量を演算して、その変化量分だけ角度を変化させても良い。
【０１３８】
〔エネルギ減衰器の具体例３．スリットによる透過率制御１〕
スリット等によって、単にレーザ光の光路面積を制御することで透過率を制御することができる。
【０１３９】
図１６（ａ）、（ｂ）に示すように、出力減衰機構５０は、レーザ光の光路を介して互いに近づきまた離れる方向に移動自在であるスリット５３ａと、メインコントローラ７０から送信される透過率Ｔを制御する信号に応じてスリット５３ａを駆動する駆動機構５３ｂとを有する。図１６（ａ）に示すように、スリット５３ａがレーザ光を遮らない場合は、透過率Ｔは１となる。図１６（ｂ）に示すように、スリット５３ａがレーザ光を遮る場合は、透過率Ｔが１未満に減少する。
【０１４０】
なお、図１６ではレーザビームの縦方向に２つのスリット５３ａが配置されているが、レーザビームの横方向に２つのスリットが配置されても良いし、１つのスリットが１方向から挿入される形態でも良い。
【０１４１】
図１７はスリットの移動量ｘと透過率との関係を示す。この関係をｙ＝ｆ（ｘ）の関係で示せば、透過率ＴはＴ＝ｆ（ｘ）で調整することが可能である。
【０１４２】
図１８はスリットを用いた場合の透過率制御サブルーチンのフローチャートを示す。
先ず、メインコントローラ７０は出力減衰機構５０の透過率をＴにすべく、透過率Ｔに対するスリット移動量ｘを求める。スリット移動量ｘは予め測定しておいた図１７に示す関係ｆ（ｘ）を用いて計算される（ｘ＝ｆ−１（Ｔ））。スリット移動量ｘと透過率Ｔとの関係式Ｔ＝ｆ（ｘ）が表せない場合は、スリット移動量ｘと透過率Ｔとのデータベース（ｘ、Ｔ）を作成しておき、メインコントローラ７０はそのデータベースから透過率Ｔに対するスリット移動量xの値を読み出せば良い（ステップＳ７１）。
【０１４３】
メインコントローラ７０は減衰に必要なスリット移動量xを求めたら、制御信号を出力減衰機構５０に送信する。出力減衰機構５０がこの信号を受信すると、駆動機構５３ｂはスリット５３ａを移動量ｘだけ駆動する（ステップＳ７２）。
【０１４４】
次いで、スリット５３ａの制御を確認するために、出力確認サブルーチン３の処理が行われた後、図４に示すメインルーチンに戻る（ステップ７３）。
【０１４５】
図１８は出力確認サブルーチン３のフローチャートを示す。図１８に示すサブルーチンは図１１、図１５に示すサブルーチンと多くの処理が共通するが、ここでは改めて全ての処理を説明する。
【０１４６】
先ず、レーザを定格発振（目標パルスエネルギＰLで発振）させる（ステップＳ８１）。この際、第２パルスエネルギモニタ６０は減衰後のパルスエネルギＰoutを測定する（ステップＳ８２）。メインコントローラ７０は、第２パルスエネルギモニタ６０で測定されたパルスエネルギＰoutが露光装置２００で要求される目標パルスエネルギＰｔになっているか否かを判断する。具体的には、目標パルスエネルギＰｔに対するパルスエネルギＰoutの誤差（｜Ｐout−Ｐt｜）を演算する。誤差（｜Ｐout−Ｐt｜）が許容誤差dＰ以内であれば、ダイナミックレンジでの制御を終了して、図４に示すメインルーチンに戻る（ステップ８３の判断Ｙｅｓ）。
【０１４７】
一方、誤差（｜Ｐout−Ｐt｜）が許容誤差dＰより大きければ、移動量ｘの微調整が行われる（ステップＳ８３の判断Ｎｏ）。メインコントローラ７０はパルスエネルギＰoutが目標パルスエネルギＰｔより大きいか小さいかを判断する（ステップＳ８４）。Ｐout＞Ｐｔの場合は、出力減衰機構５０での減衰量を増加させなければならないので、メインコントローラ７０は移動量ｘを微増させる制御をする。微増量をdｘとした場合、移動量をｘからｘ＋dｘにする（ステップＳ８５）。Ｐout＜Ｐｔの場合は、出力減衰機構５０での減衰量を減少させなければならないので、メインコントローラ７０は移動量ｘを微減させる制御をする。微減量をdｘとした場合、移動量をｘからｘ−dｘにする（ステップＳ８６）。目標パルスエネルギＰｔに対するパルスエネルギＰoutの誤差（｜Ｐout−Ｐt｜）が許容誤差dＰ以下になるまで以上の処理が繰り返される。
【０１４８】
なお、他の微調整の制御方法として、目標パルスエネルギＰｔに対するパルスエネルギＰoutの誤差（｜Ｐout−Ｐt｜）を演算し、その差に見合った移動量の変化量を演算して、その変化量分だけ移動量を変化させても良い。
【０１４９】
〔エネルギ減衰器の具体例４．スリットによる透過率制御２〕
図２０（ａ）、（ｂ）に示すように、出力減衰機構５０は、レーザ光を通過させる孔の絞り量が可変である絞りスリット５４ａと、メインコントローラ７０から送信される透過率Ｔを制御する信号に応じて絞りスリット５４ａの絞り量を制御する駆動機構５４ｂとを有する。図２０（ａ）に示すように、絞りスリット５４ａがレーザ光を遮らない場合は、透過率Ｔは１となる。図２０（ｂ）に示すように、絞りスリット５４ａがレーザ光を遮る場合は、透過率Ｔが１未満に減少する。
【０１５０】
図２１は絞りスリットの絞り量ｚと透過率との関係を示す。この関係をｙ＝ｇ（ｚ）の関係で示せば、透過率ＴはＴ＝ｇ（ｚ）で調整することが可能である。
【０１５１】
図２２は絞りスリットを用いた場合の透過率制御サブルーチンのフローチャートを示す。  
先ず、メインコントローラ７０は出力減衰機構５０の透過率をＴにすべく、透過率Ｔに対するスリット絞り量ｚを求める。スリット絞り量ｚは予め測定しておいた図２１に示す関係ｇ（ｚ）を用いて計算される（ｚ＝ｇ−１（Ｔ））。スリット絞り量ｚと透過率Ｔとの関係式Ｔ＝ｇ（ｚ）が表せない場合は、スリット絞り量ｚと透過率Ｔとのデータベース（ｚ、Ｔ）を作成しておき、メインコントローラ７０はそのデータベースから透過率Ｔに対するスリット絞り量ｚの値を読み出せば良い（ステップＳ９１）。
【０１５２】
メインコントローラ７０は減衰に必要なスリット絞り量ｚを求めたら、制御信号を出力減衰機構５０に送信する。出力減衰機構５０がこの信号を受信すると、駆動機構５４ｂは絞りスリット５４ａの絞り量ｚを制御する（ステップＳ９２）。
【０１５３】
次いで、絞りスリット５４ａの制御を確認するために、出力確認サブルーチン４の処理が行われた後、図４に示すメインルーチンに戻る（ステップ９３）。
【０１５４】
図２３は出力確認サブルーチン４のフローチャートを示す。図２３に示すサブルーチンは図１８に示すサブルーチンと多くの処理が共通するが、ここでは改めて全ての処理を説明する。
【０１５５】
先ず、レーザを定格発振（目標パルスエネルギＰLで発振）させる（ステップＳ１０１）。この際、第２パルスエネルギモニタ６０は減衰後のパルスエネルギＰoutを測定する（ステップＳ１０２）。メインコントローラ７０は、第２パルスエネルギモニタ６０で測定されたパルスエネルギＰoutが露光装置２００で要求される目標パルスエネルギＰｔになっているか否かを判断する。具体的には、目標パルスエネルギＰｔに対するパルスエネルギＰoutの誤差（｜Ｐout−Ｐt｜）を演算する。誤差（｜Ｐout−Ｐt｜）が許容誤差dＰ以内であれば、ダイナミックレンジでの制御を終了して、図４に示すメインルーチンに戻る（ステップ１０３の判断Ｙｅｓ）。
【０１５６】
一方、誤差（｜Ｐout−Ｐt｜）が許容誤差dＰより大きければ、絞り量ｚの微調整が行われる（ステップＳ９３の判断Ｎｏ）。メインコントローラ７０はパルスエネルギＰoutが目標パルスエネルギＰｔより大きいか小さいかを判断する（ステップＳ１０４）。Ｐout＞Ｐｔの場合は、出力減衰機構５０での減衰量を増加させなければならないので、メインコントローラ７０は絞り量ｚを微増させる制御をする。微増量をdｚとした場合、絞り量をｚからｚ＋dｚにする（ステップＳ１０５）。Ｐout＜Ｐｔの場合は、出力減衰機構５０での減衰量を減少させなければならないので、メインコントローラ７０は絞り量ｚを微減させる制御をする。微減量をdｚとした場合、絞り量をｚからｚ−dｚにする（ステップＳ１０６）。目標パルスエネルギＰｔに対するパルスエネルギＰoutの誤差（｜Ｐout−Ｐt｜）が許容誤差dＰ以下になるまで以上の処理が繰り返される。
【０１５７】
なお、他の微調整の制御方法として、目標パルスエネルギＰｔに対するパルスエネルギＰoutの誤差（｜Ｐout−Ｐt｜）を演算し、その差に見合った絞り量の変化量を演算して、その変化量分だけ絞り量を変化させても良い。
【０１５８】
〔エネルギ減衰器の具体例５．部分反射膜による透過率制御〕
レーザ光が透過する部分反射膜の反射率を制御することで透過率を制御することができる。
【０１５９】
図２４に示すように、出力減衰機構５０は、複数の異なる部分反射膜５５ａが製膜されたＣａＦ2の基板５５ｂと、メインコントローラ７０から送信される透過率Ｔを制御する信号に応じて基板５５ｂを駆動する駆動機構５５ｃとを有する。図２４では基板５５ｂに３種類の部分反射膜５５ａ1〜５５ａ3が直線状に製膜されており、駆動機構５５ｃが基板５５ｂを紙面上下方向に駆動することによって、部分反射膜５５ａ1〜５５ａ3のいずれかがレーザ光路に配置される。実際には、露光に必要な分の部分反射膜を製膜すれば良い。
【０１６０】
なお、部分反射膜は、図２４には示すように直線状に配置される必要はない。例えば、同心円上に配置されていても良い。
【０１６１】
図２５は部分反射膜５５ａ1〜５５ａ3の透過率を示す。図２５に示すように、部分反射膜５５ａを用いた出力減衰機構５０は、反射率を複数段階に切り換えているのみであるため、透過率がステップ状に変化する。
【０１６２】
図２６は部分反射膜を用いた場合の透過率制御サブルーチンのフローチャートを示す。
先ず、メインコントローラ７０は出力減衰機構５０の透過率をＴに近い値にすべく、図２５に示す関係から部分反射膜５５ａを選択する。（ステップＳ１１１）。
【０１６３】
メインコントローラ７０は部分反射膜５５ａを選択したら、制御信号を出力減衰機構５０に送信する。出力減衰機構５０がこの信号を受信すると、駆動機構５５ｃは基板５５ａを駆動し、選択した部分反射膜５５ａをレーザ光路に配置し、図４に示すメインルーチンに戻る（ステップＳ１１２）。
【産業上の利用可能性】
【０１６４】
以上説明した本発明によると、レーザ装置は露光装置で要求されるエネルギよりも大きなエネルギを安定して出力可能に設定され、出力減衰機構によってエネルギを減衰させて出力する。つまり、エネルギを制御するために充電電圧等の放電パラメータを大きく制御する必要がなく、言い換えれば、エネルギばらつきを悪化させることなくエネルギを制御することができる。したがって、従来、エネルギばらつき抑制のために実現することができなかったダイナミックレンジの拡大を実現できる。
【符号の説明】
【０１６５】
１…レーザ装置
１０…レーザチャンバ
１１、１２…放電電極
１５…電源電圧
１６…ガス供給・排出機構
５０…出力減衰機構
７０…メインコントローラ
２００…露光装置
【図１】
0005409583.tif 000002
【図２】
0005409583.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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